Azote et Oxygène pour la découpe laser, comment le produire au pied de la machine?

Les industriels utilisant des machines de découpe, et en particulier des tables de découpe laser, sont très consommateurs, de gaz notamment d'azote et d'oxygène. La gestion logistique de ce consommable est souvent complexe dans la mesure où le gaz est géré sur stock.

Ainsi les industriels sont contraints de :

• contrôler constamment le niveau de gaz restant dans les cuves pour éviter les situations de rupture,

• anticiper les commandes de gaz conditionné ou liquéfié en fonction des délais de réapprovisionnement du gazier partenaire de l'entreprise et de son plan de livraison,

• respecter les contraintes réglementaires liés à la quantité de stockage possible sur le site,

• subir les fluctuations de prix du gaz ne permettant pas une bonne lisibilité des coûts d'exploitation des machines.

Dans ce contexte, comment se libérer des contraintes de gestion de l'approvisionnement en azote et en oxygène ? Comment réduire les coûts de fonctionnement des machines de découpe par une réduction des coûts du gaz utilisé ? Comment limiter l'impact écologique lié à l'approvisionnement en gaz ?

Dans le cadre de ce reportage, Metal-Interface a interrogé Laurent Zenou, Directeur Général de la société NOVAIR, spécialisé dans la production de gaz directement dans les usines des utilisateurs.
 

Le fonctionnement le plus répandu est basé sur la production centralisée de gaz industriel dans des sites de production dédiés à cette activité. Au fil de l'eau, le gaz est conditionné ou liquéfié pour être livré sur le site des utilisateurs finaux, comme par exemple chez les sous-traitants tôlerie ou les fabricants utilisant des machines de découpe laser, oxycoupage, plasma, etc.

Dans le cas de très importantes consommations, comme dans les aciéries par exemple, les grands « gaziers » installent des usines de production directement sur le site d'utilisation du gaz. En effet, la livraison par camion ne permettrait pas d'assurer un approvisionnement suffisant.

Ce type de solution de production sur site est déjà exploité depuis de nombreuses années pour la fourniture d’oxygène médical aux établissements de santé.
 

Lors de ces dernières années, ce type d'installation a été adapté pour répondre aux besoins en gaz des entreprises industrielles de toutes tailles. Le générateur est dimensionné en fonction du besoin en gaz de l'entreprise et dispose d'un système de secours en cas de panne du générateur principal pour éviter toute rupture d'approvisionnement. Cette nouvelle façon de répondre au besoin en gaz des industriels est encore peu connu des sous-traitants et fabricants tôlerie utilisant des machines d'usinage au laser, plasma, oxycoupage, etc.
 

En produisant le gaz directement sur le site de production sur lequel sont utilisées les machines, l'industriel gagne en autonomie. Ainsi, l'entreprise se libère des contraintes dans la gestion du gaz : plus de contrôle à effectuer du niveau de gaz dans la cuve, plus de gestion de l'approvisionnement avec le fournisseur, plus de problématiques de livraison, aucun risque d'arrêt de production par manque de gaz, etc.
 

L'achat de gaz pour une société qui réalise de la découpe laser est un poste de dépense qui impacte significativement le coût d'exploitation de l'équipement et sa rentabilité.

Le prix sur le marché du gaz industriel est très élastique et très variable d'un industriel à l'autre, en fonction de l'éloignement du centre logistique du fournisseur de gaz, de la concurrence entre gaziers sur la région, etc. D'autre part, le coût du poste gaz dépend aussi de la quantité utilisée, qui fluctue d'un mois à l'autre en fonction des variations d''activité de l'entreprise.
Ainsi, l'entreprise maîtrise difficilement son budget sur ce poste de dépense.
 

Lors de l'installation d'un générateur d’ azote, celui-ci est dimensionné avec l'industriel en fonction de ses besoins capacitaires. En complément un système de remplissage de bouteilles d’azote sur site, pour un stockage de réserve, permet également d’absorber les pics de consommation.

Et Laurent Zenou ajoute : « L'entreprise connaît à l'avance le coût précis à l'euro près de la fourniture d'azote/oxygène pour ses machines. En fonction de la situation de l'entreprise, le budget gaz est réduit de 20 à 50 %. »
 

La fourniture traditionnelle de gaz impose également des contraintes sur le foncier. En effet, les cuves doivent nécessairement être de plain-pied et la zone accessible par un camion avec une aire de retournement.

Le générateur de production de gaz sur site permet de s'affranchir de ces contraintes, puisque l'installation peut être en intérieur, en extérieur, sur le toit, en sous-sol, ou autre.
 

Laurent Zenou donne un exemple : « Cela répond parfois à des problématiques que peuvent rencontrer les industriels. Nous avons eu le cas d'un industriel qui ne pouvait s'agrandir car le seul emplacement possible du vrac azote-oxygène empêchait l'extension de l'usine. Le générateur de gaz a été la solution puisqu’il a été installé sur le toit, au plus prés de la machine découpe laser. »

Pour les utilisateurs d’oxygène, d'un point de vue réglementaire, la quantité de gaz stocké est très encadrée. Et Laurent Zenou ajoute :
« C'est un vrai problème pour les industriels qui sont soumis à des déclarations comme l'ICPE, au niveau des classements des installations. Ainsi, une société qui consomme beaucoup d'oxygène va être soumise à des contraintes réglementaires très importantes. »

Avec un générateur d’oxygène, la production est réalisée sur site et la quantité de stockage de gaz à un instant t est donc extrêmement faible, et en dessous des seuils imposant le classement des installations et leur déclaration ICPE.
 

Certains fabricants ou sous-traitants ont besoin de maîtriser la qualité du gaz utilisé et la traçabilité. Laurent Zenou précise, « dans des domaines très sensibles comme l’aéronautique, la traçabilité est exigée sur l'ensemble du processus de fabrication. C'est parfois un élément clé. »

Les générateurs produisent de l’azote pur jusqu’à 99.999% (10ppm d’O2 résiduel) et disposent d'un système de contrôle en continu de la qualité du gaz produit, et de sa pureté. Si le gaz produit ne correspond pas, les générateurs sont équipés d'un système de coupure automatique, évitant de polluer le réseau, les produits ou le process.
 

D'un point de vue environnemental, la production de gaz sur site est optimale, dans la mesure où il n'y a plus de transport du gaz.
Et Laurent Zenou d'ajouter, « C'est 0 émission de CO2, car aucun camion sur la route pour transporter le gaz. ».


La production de gaz directement sur le site où celui-ci sera utilisé est en rupture avec les habitudes des consommateurs de l'industrie. En utilisant cette technologie déjà éprouvée, les industriels peuvent également s'inscrire dans une démarche de sécurisation de leur approvisionnement et de consommation éco-responsable.


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